2021年广东省新高考物理总复习测试卷：曲线运动 万有引力与航天(附答案解析)

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（30）曲线运动万有引力与航天单元过关检测（原卷版）一、选择题：本题共8小题，每小题6分，满分48分。

在每小题给出的四个选项中，第1～5只有一项是符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．如图，一硬币(可视为质点)置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴OO’的距离为r，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为µ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，重力加速度大小为g。

若硬币与圆盘一起OO’轴匀速转动，则圆盘转动的最大角速度为D.2.如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动.座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱A.运动周期为2πRB.线速度的大小大于ωRωC.受摩天轮作用力的大小始终为mgD.所受合力的大小始终为mω2R3.根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。

但实际上，赤道上方200m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比，现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球A. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零B. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零C. 落地点在抛出点东侧D. 落地点在抛出点西侧4.如图，人沿平直的河岸以速度v 行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行进，此过程中绳始终与水面平行。

当绳与河岸的夹角为α，船的速率为A.sin v αB.sin v αC.cos v αD.cos v α5．如图甲所示，轻杆的一端固定一小球(可视为质点)，另一端套在光滑的水平轴O 上，O 轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v ；O 轴处有一力传感器，可以测量小球通过最高点时O 轴受到的杆的作用力F ，若取竖直向下为F 的正方向，在最低点时给小球不同的初速度，得到的F －v 2(v 为小球在最高点处的速度)图象如图乙所示，取g ＝10 m/s 2，则( )A ．O 轴到小球的距离为0.5 mB ．小球的质量为3 kgC ．小球恰好通过最高点时的速度大小为5 m/sD ．小球在最低点的速度大小为15 m/s 时，通过最高点时杆不受球的作用力6.如图所示，游乐场中，从高处A 到水面B 处有两条长度相等的光滑轨道。

高考物理：曲线运动、万有引力与航天试题与解析一、选择题。

1、如图所示，在同一平台上的O 点水平抛出的三个物体，分别落到a 、b 、c 三点，则三个物体运动的初速度v a 、v b 、v c 的关系和三个物体运动的时间t a 、t b 、t c 的关系是()A ．v a ＞v b ＞v c ，t a ＞t b ＞t cB ．v a ＜v b ＜v c ，t a ＝t b ＝t cC ．v a ＜v b ＜v c ，t a ＞t b ＞t cD ．v a ＞v b ＞v c ，t a ＜t b ＜t c2、一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度，提出了如下实验方案：在月球表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，测出物体上升的最大高度h，已知月球的半径为R，便可测算出绕月卫星的环绕速度。

按这位同学的方案，绕月卫星的环绕速度为()A.v 0B.v 0C.v 0D.v 03、甲、乙两位同学在同一地点，从相同的高度水平射箭，箭落地时，插入泥土中的形状如图所示，若空气阻力不计，则()A ．甲同学射出的箭的运动时间大于乙同学射出的箭的运动时间B ．甲同学射出的箭的初速度小于乙同学射出的箭的初速度C ．甲同学所射出的箭的落地点比乙同学的远D ．欲使两位同学射出的箭一样远，应降低甲同学射箭出射点高度4、据报道，借助于人工智能，科学家们发现了开普勒－90星系的第八颗行星即开普勒－90i ，开普勒－90星系相当于一个缩小的太阳系，已知开普勒－90i 绕其恒星Trappist －1的公转周期是地球绕太阳公转周期的p 倍，恒星Trappist －1的质量为太阳质量的q 倍，根据以上信息，开普勒－90i 中心到其恒星Trappist －1中心的距离与地球中心到太阳中心距离的比值为A ．q pB ．q 1pC ．3p 2qD ．3p 2q5、(双选)在一个光滑水平面内建立平面直角坐标系，一物体从t ＝0时刻起，由坐标原点O(0,0)开始运动，其沿x 轴和y 轴方向运动的速度—时间图象如图甲、乙所示，下列说法中正确的是()A ．前2s 内物体沿x 轴做匀加速直线运动B ．后2s 内物体继续做匀加速直线运动，但加速度沿y 轴方向C ．4s 末物体坐标为(4m,4m)D ．4s 末物体坐标为(6m,2m)6、如图所示，人造地球卫星M 、N 在同一平面内绕地心O 做匀速圆周运动．已知M 、N 连线与M 、O 连线间的夹角最大为θ，则M 、N 的运动线速度大小之比等于()A.sinθB.1sinθ D.1tanθ7、如图所示，船从A 处开出后沿直线AB 到达对岸，若AB 与河岸成37°角，水流速度为4m/s ，则船从A 点开出的最小速度为()A ．2m/sB ．2.4m/sC ．3m/sD ．3.5m/s8、车手要驾驶一辆汽车飞越宽度为d 的河流．在河岸左侧建起如图所示高为h 、倾角为α的斜坡，车手驾车从左侧冲上斜坡并从顶端飞出，接着无碰撞地落在右侧高为H 、倾角为θ的斜坡上，顺利完成了飞越．已知h ＞H ，当地重力加速度为g ，汽车可看成质点，忽略车在空中运动时所受的空气阻力．根据题设条件可以确定()A．汽车在左侧斜坡上加速的时间t B．汽车离开左侧斜坡时的动能E k C．汽车在空中飞行的最大高度H m D．两斜坡的倾角满足α＜θ9、(双选)将一小球以水平速度v0＝10m/s从O点向右抛出，经3s小球恰好垂直落到斜面上的A点，不计空气阻力，g取10m/s2，B点是小球做自由落体运动在斜面上的落点，如图所示，以下判断正确的是()A．斜面的倾角是30°B．小球的抛出点距斜面的竖直高度是15mC．若将小球以水平速度v′0＝5m/s向右抛出，它一定落在AB的中点P的上方D．若将小球以水平速度v′0＝5m/s向右抛出，它一定落在AB的中点P处10、（双选）公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势．则在该弯道处()A．路面外侧高内侧低B．车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动C．车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小11、(双选)如图所示，A、B两小球用一根轻绳连接，轻绳跨过圆锥筒顶点处的光滑小定滑轮，圆锥筒的侧面光滑。

2021届高考物理一轮巩固题：曲线运动、万有引力与航天练习（含答案）巩固：曲线运动、万有引力与航天一、选择题1、我国成功发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道(可视为圆轨道)运行，对接前“天宫二号”的运行轨道高度为393 km，“天舟一号”货运飞船轨道高度为386 km，它们的运行轨道均视为圆周，则()A．“组合体”比“天宫二号”加速度大B．“组合体”比“天舟一号”货运飞船角速度大C．“组合体”比“天宫二号”周期大D．“组合体”比“天舟一号”货运飞船机械能大2、宇宙空间有一种由三颗星体A、B、C组成的三星体系，它们分别位于等边三角形ABC的三个顶点上，绕一个固定且共同的圆心O做匀速圆周运动，轨道如图中实线所示，其轨道半径rA <rB<rC。

忽略其他星体对它们的作用，可知这三颗星体( )A.线速度大小关系是vA >vB>vCB.加速度大小关系是aA >aB>aCC.质量大小关系是mA >mB>mCD.所受万有引力合力的大小关系是FA =FB=FC3、我国于2017年11月发射“嫦娥五号”探月卫星，计划执行月面取样返回任务．“嫦娥五号”从月球返回地球的过程可以简单分成四步，如图所示第一步将“嫦娥五号”发射至月球表面附近的环月圆轨道Ⅰ，第二步在环月轨道的A 处进行变轨进入月地转移轨道Ⅱ，第三步当接近地球表面附近时，又一次变轨，从B点进入绕地圆轨道Ⅲ，第四步再次变轨道后降落至地面，下列说法正确的是()A．将“嫦娥五号”发射至轨道Ⅰ时所需的发射速度为7.9 km/sB．“嫦娥五号”从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ需要加速C．“嫦娥五号”从A沿月地转移轨道Ⅱ到达B点的过程中其动能一直增加D．“嫦娥五号”在第四步变轨时需要加速4、如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中匀速上浮。

2021届高考物理：曲线运动、万有引力与航天（通用型）练习及答案一轮：曲线运动、万有引力与航天1、(多选)如图所示，a、b、c三个不同的位置向右分别以vA 、vB、vC的水平初速度抛出三个小球A、B、C，其中a、b在同一竖直线上，b、c在同一水平线上，三个小球均同时落在地面上的d点，不计空气阻力。

则必须( )A.先同时抛出A、B两球，再抛出C球B.先同时抛出B、C两球，再抛出A球C.必须满足vA >vB>vCD.必须满足vA <vB<vC2、如图所示，“伦敦眼”(The London Eye)是世界著名的观景摩天轮，它总高度135米(443英尺)，屹立于伦敦泰晤士河南畔的兰贝斯区．现假设摩天轮正绕中间的固定轴做匀速圆周运动，则对于坐在座椅上观光的游客来说，正确的说法是()A．因为摩天轮做匀速转动，所以游客受力平衡B．当摩天轮转到最高点时，游客处于失重状态C．因为摩天轮做匀速转动，所以游客的机械能守恒D．当摩天轮转到最低点时，座椅对游客的支持力小于所受的重力3、(2019·陕西宝鸡二模)如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。

连杆AB、OB 可绕图中A、B、O三处的转轴转动，连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。

已知OB杆长为L，绕O点沿逆时针方向匀速转动且角速度为ω，当连杆AB与水平方向夹角为α，AB杆与OB杆的夹角为β时，滑块的水平速度大小为()A ．ωLsin βsin αB ．ωLcos βsin αC ．ωLcos βcos αD ．ωLsin βcos α4、（双选）船在静水中的速度v 1和水速v 2一定，过河的最短时间为t 1，用最短的位移过河的时间是t 2，则下列说法正确的是( )A ．若v 1>v 2，则v 1v 2＝t 2t 22－t 21B ．若v 1>v 2，则v 1v 2＝t 1t 22－t 21C ．若v 1<v 2，则v 1v 2＝t 22－t 21t 1D ．若v 1<v 2，则v 1v 2＝t 22－t 21t 25、由消防带水龙头的喷嘴喷出水的流量是0.28 m 3/min ，水离开喷口时的速度大小为16 3 m/s ，方向与水平面夹角为60°，在最高处正好到达着火位置，忽略空气阻力，则空中水柱的高度和水量分别是(重力加速度g 取10 m/s 2)( )A ．28.8 m 1.12×10－2 m 3B ．28.8 m 0.672 m 3C ．38.4 m 1.29×10－2 m 3D ．38.4 m 0.776 m 36、如图是自行车传动机构的示意图，其中Ⅰ是半径为r 1的大齿轮，Ⅱ是半径为r 2的小齿轮，Ⅲ是半径为r 3的后轮，假设脚踏板的转速为n r/s ，则自行车前进的速度为( )A.πnr 1r 3r 2B ．πnr 2r 3r 1 C.2πnr 2r 3r 1 D ．2πnr 1r 3r 27、(双选)如图所示，有一皮带传动装置，A 、B 、C 三点到各自转轴的距离分别为R A 、R B 、R C ，已知R B ＝R C ＝R A 2，若在传动过程中，皮带不打滑。

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（30）曲线运动万有引力与航天单元过关检测（原卷版）一、选择题：本题共8小题，每小题6分，满分48分。

在每小题给出的四个选项中，第1～5只有一项是符合题目要求，第6～8题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1．如图，一硬币(可视为质点)置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴OO’的距离为r，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为µ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，重力加速度大小为g。

若硬币与圆盘一起OO’轴匀速转动，则圆盘转动的最大角速度为A.12grμB.grμC.2grμD.2grμ2.如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动.座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱A.运动周期为2πRωB.线速度的大小大于ωRC.受摩天轮作用力的大小始终为mgD.所受合力的大小始终为mω2R3.根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。

但实际上，赤道上方200m处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约6cm处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比，现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球A. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零B. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零C. 落地点在抛出点东侧D. 落地点在抛出点西侧4.如图，人沿平直的河岸以速度v 行走，且通过不可伸长的绳拖船，船沿绳的方向行进，此过程中绳始终与水面平行。

当绳与河岸的夹角为α，船的速率为A.sin v αB.sin v αC.cos v αD.cos v α5．如图甲所示，轻杆的一端固定一小球(可视为质点)，另一端套在光滑的水平轴O 上，O 轴的正上方有一速度传感器，可以测量小球通过最高点时的速度大小v ；O 轴处有一力传感器，可以测量小球通过最高点时O 轴受到的杆的作用力F ，若取竖直向下为F 的正方向，在最低点时给小球不同的初速度，得到的F －v 2(v 为小球在最高点处的速度)图象如图乙所示，取g ＝10 m/s 2，则( )A ．O 轴到小球的距离为0.5 mB ．小球的质量为3 kgC ．小球恰好通过最高点时的速度大小为5 m/sD ．小球在最低点的速度大小为15 m/s 时，通过最高点时杆不受球的作用力6.如图所示，游乐场中，从高处A 到水面B 处有两条长度相等的光滑轨道。

2021年高考物理真题试卷（广东卷）一、单项选择题：本题共7小题,每小题4分，共28分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

（共7题；共28分）1.科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（）A. Y是氦核B. Y是质子C. 再经过72万年，现有的铝26衰变一半D. 再经过144万年，现有的铝26全部衰变2.2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是（）A. 核心舱的质量和绕地半径B. 核心舱的质量和绕地周期C. 核心舱的绕地角速度和绕地周期D. 核心舱的绕地线速度和绕地半径3.唐代《来耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为和，，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是（）A. 耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B. 耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C. 曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D. 直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力4.由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆与横杆链接而成，P、Q为横杆的两个端点。

在道闸抬起过程中，杆始终保持水平。

杆绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是（）A. P点的线速度大小不变B. P点的加速度方向不变C. Q点在竖直方向做匀速运动D. Q点在水平方向做匀速运动5.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线，若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是（）A.B.C.D.6.图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压电源两端，两极间产生强电场，虚线为等势面，在强电场作用下，一带电液滴从发射极加速飞向吸极，a、b是其路径上的两点，不计液滴重力，下列说法正确的是（）A. a点的电势比b点的低B. a点的电场强度比b点的小C. 液滴在a点的加速度比在b点的小D. 液滴在a点的电势能比在b点的大7.某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是（）A. 交流电的频率为10HzB. 副线圈两端电压最大值为3VC. 变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关D. 充电电路的输入功率大于变压器的输入功率二、多项选择题：本小题共3小题，每小题6分，共18分。

专题06 万有引力定律与航天1．(2021·全国高考真题）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。

科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU (太阳到地球的距离为1AU ）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。

这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。

若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M ，可以推测出该黑洞质量约为( ）A ．4410M ⨯B ．6410M ⨯C ．8410M ⨯D ．10410M ⨯【答案】 B【解析】可以近似把S2看成匀速圆周运动，由图可知，S2绕黑洞的周期T =16年，地球的公转周期T 0=1年，S2绕黑洞做圆周运动的半径r 与地球绕太阳做圆周运动的半径R 关系是1000r R =，地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供，由向心力公式可知2222()Mm GmR mR R Tπω==，解得太阳的质量为23204R M GT π=，同理S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力提供，由向心力公式可知2222()x M m G m r m r r T πω'''==，解得黑洞的质量为2324x r M GTπ=，综上可得63.9010x M M =⨯，故选B 。

2．(2021·浙江高考真题）空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。

空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。

图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站( ）A ．绕地运行速度约为2.0km/sB ．绕地运行速度约为8.0km/sC ．在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D ．在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒 【答案】D【解析】AB ．根据题意可知，轨道半径在变化，则运行速度在变化，圆周最大运行速度为第一宇宙速度7.9km/s ，故AB 错误；C ．在4月份轨道半径出现明显的变大，则可知，机械能不守恒，故C 错误；D ．在5月份轨道半径基本不变，故可视为机械能守恒，故D 正确。

2021届高考物理二轮：曲线运动、万有引力与航天含答案1、如图，人造地球卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大值为θ，则M、N的运动速度大小之比等于A．tan θ B．1tan θC．sin θ D．1sin θ2、月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空( )A.r、v都将略微减小B.r、v都将保持不变C.r将略微减小，v将略微增大D.r将略微增大，v将略微减小3、某人站在地面上斜向上抛出一小球，球离手时的速度为v0，落地时的速度为v t.忽略空气阻力，下图中能正确描述速度矢量变化过程的是()4、已知火星的质量约为地球质量的19，其半径约为地球半径的12，自转周期与地球相近，公转周期约为地球公转周期的两倍．根据以上数据可推知()A．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的2 3B．火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比约为2 9C．火星椭圆轨道的半长轴约为地球椭圆轨道半长轴的34倍D．在地面上发射航天器到火星，其发射速度至少达到地球的第三宇宙速度5、(双选)互成角度α(α≠0，α≠180°)的一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动()A．有可能是直线运动B．一定是曲线运动C．有可能是匀速运动D．一定是匀变速运动6、如图所示，从同一水平线上的不同位置，沿水平方向抛出两个小球A、B，不计空气阻力，若欲使两小球在空中相遇，则必须()A．先抛出A球B．同时抛出两球C．先抛出B球D．在相遇点A球速度大于B球速度7、如图所示，从倾角为θ且足够长的斜面的顶点A，先后将同一小球以不同的初速度水平向右抛出，第一次初速度为v1，小球落到斜面上前一瞬间的速度方向与斜面的夹角为φ1，第二次初速度为v2，小球落在斜面上前一瞬间的速度方向与斜面间的夹角为φ2，若v2>v1，则φ1和φ2的大小关系是()A．φ1＞φ2B．φ1＜φ2 C．φ1＝φ2D．无法确定8、如图，在竖直平面内，滑道ABC关于B点对称，且A、B、C三点在同一水平线上．若小滑块第一次由A滑到C，所用的时间为t1，第二次由C滑到A，所用的时间为t2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则()A．t1<t2B．t1＝t2C．t1>t2D．无法比较t1、t2的大小*9、宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动。

单元检测四 曲线运动 万有引力与航天考生注意：1．本试卷共4页．2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．3．本次考试时间90分钟，满分100分．4．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整．一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分.1～6小题只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分；7～10小题有多个选项符合要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．(2020·陕西咸阳市模拟)下列说法正确的是( )A ．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式r 3T2＝k ，这个关系式是开普勒第三定律，是可以在实验室中得到证明的B ．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式F ＝m v 2r，这个关系式实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的C ．在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式v ＝2πr T，这个关系式实际上是匀速圆周运动的线速度定义式D ．在探究太阳对行星的引力规律时，使用的三个公式都是可以在实验室中得到证明的2．(2019·江苏泰州市期末)2018年2月，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志着我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一．该卫星在距地面约500 km 的圆形轨道上运行，则其( )A ．线速度大于第一宇宙速度B ．周期大于地球自转的周期C ．角速度大于地球自转的角速度D ．向心加速度大于地面的重力加速度3．(2019·山东临沂市2月质检)质量为m ＝2 kg 的物体(可视为质点)静止在光滑水平面上的直角坐标系的原点处，先用沿x 轴正方向的力F 1＝8 N 作用2 s ，然后撤去F 1；再用沿y 轴正方向的力F 2＝10 N 作用2 s ．则物体在这4 s 内的运动轨迹为( )4．(2019·河南名校联盟2月联考)已知万有引力常量G ，那么在下列给出的各种情景中，能根据测量的数据求出火星平均密度的是( )A ．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的高度H 和时间tB ．发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测出飞船的周期TC ．观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径D 和火星绕太阳运行的周期TD ．发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星离火星表面的高度H 和卫星的周期T5.(2019·山东菏泽市第一次模拟)如图1，太阳周围除了八大行星，还有许多的小行星，在火星轨道与木星轨道之间有一个小行星带，假设此小行星带中的行星只受太阳引力作用，并绕太阳做匀速圆周运动，则( )图1A ．小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的周期相同B ．小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的加速度大于火星做圆周运动的加速度C ．小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的周期大于木星公转周期D ．小行星带中某两颗行星线速度大小不同，受到太阳引力可能相同6.(2019·河北省“五个一名校联盟” 第一次诊断)如图2是1969年7月20日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球表面留下的人类的“足迹”．根据天文资料我们已知月球的质量约为地球质量的181，月球的半径约为地球半径的14，地球上的第一宇宙速度约为7.9 km/s.则月球上的第一宇宙速度约为( )图2A ．1.8 km /sB ．2.7 km/sC ．7.9 km /sD ．3.7 km/s7.(2019·山东烟台市下学期高考诊断)如图3所示，平面直角坐标系xOy 的x 轴水平向右，y 轴竖直向下，将一个可视为质点的小球从坐标原点O 沿x 轴正方向以某一初速度向着一光滑固定斜面抛出，不计空气阻力，小球运动到斜面顶端a 点时速度方向恰好沿斜面向下，并沿ab 斜面滑下．若小球沿水平方向的位移和速度分别用x 和v x 表示，沿竖直方向的位移和速度分别用y 和v y 表示，小球运动到a 点的时间为t a ，运动到b 点的时间为t b ，则在小球从O 点开始到运动到斜面底端b 点的过程中，以上四个物理量随时间变化的图象可能正确的是( )图38．(2020·安徽宿州市模拟)如图4甲所示，一长为l 的轻绳，一端系在过O 点的水平转轴上，另一端固定一质量未知的小球，整个装置绕O 点在竖直面内转动．小球通过最高点时，绳对小球的拉力F 与其速度平方v 2的关系如图乙所示，重力加速度为g ，下列判断正确的是( )图4A ．图象函数表达式为F ＝m v 2l＋mgB ．重力加速度g ＝b lC ．绳长不变，用质量较小的球做实验，得到的图线斜率更大D ．绳长不变，用质量较小的球做实验，图线b 点的位置不变9．(2019·陕西西安市调研)如图5所示，倾角为θ的斜面上有A 、B 、C 三点，现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球，三个小球均落在斜面上的D 点，今测得AB ∶BC ∶CD ＝5∶3∶1，由此可判断(不计空气阻力)( )图5A ．A 、B 、C 处三个小球运动时间之比为1∶2∶3B ．A 、B 、C 处三个小球落在斜面上时速度与初速度间的夹角之比为1∶1∶1C ．A 、B 、C 处三个小球的初速度大小之比为3∶2∶1D ．A 、B 、C 处三个小球的运动轨迹可能在空中相交10．(2019·陕西渭南市教学质检(二))2018年12月8日，“嫦娥四号”月球探测器在我国西昌卫星发射中心成功发射，探测器奔月过程中，被月球俘获后在月球上空某次变轨是由椭圆轨道a 变为近月圆形轨道b ，如图6所示，a 、b 两轨道相切于P 点．不计变轨过程探测器质量变化，下列说法正确的是( )图6A ．探测器在a 轨道上P 点的动能小于在b 轨道上P 点的动能B ．探测器在a 轨道上P 点的加速度大于在b 轨道上P 点的加速度C ．探测器在a 轨道运动的周期大于在b 轨道运动的周期D ．为使探测器由a 轨道进入b 轨道，在P 点必须减速二、实验题(本题共2小题，共16分)11.(8分)(2019·广东清远市期末质量检测)某校学生在“验证F n ＝m v 2R”的实验中，设计了如下实验：(如图7)图7第1步：先用粉笔在地上画一个直径为2L 的圆；第2步：通过力传感器，用绳子绑住一质量为m 的物块，人站在圆内，手拽住绳子离物块距离为L 的位置，用力甩绳子，使物块做匀速圆周运动，调整位置，让转动物块的手肘的延长线刚好通过地上的圆心，量出手拽住处距离地面的高度为h ，记下力传感器的读数为F ； 第3步：转到一定位置时，突然放手，让物块自由抛出去；第4步：另一个同学记下物块的落地点C ，将通过抛出点A 垂直于地面的竖直线在地面上的垂足B 与落地点C 连一条直线，这条直线近似记录了物块做圆周运动时的地面上的投影圆在B 处的运动方向，量出BC 间的距离为s .第5步：保持物块做圆周运动半径不变，改变物块做圆周运动的速度，重复上述操作． 试回答：(用题中的m 、L 、h 、s 和重力加速度g 表示)(1)放手后，物块在空中运动的时间t ＝________.(2)物块做圆周运动的速度大小v 0＝________.(3)物块落地时的速度大小v ＝________.(4)在误差范围内，有F ＝________.12．(8分)(2019·北京卷·21)用如图8所示装置研究平抛运动．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上．钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．图8(1)下列实验条件必须满足的有________．A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末段水平C．挡板高度等间距变化D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系．a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行．b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据；如图9所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则y1y2________13(选填“大于”“等于”或者“小于”)．可求得钢球平抛的初速度大小为________________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)．图9(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________．A．用细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样．这实际上揭示了平抛物体________．A ．在水平方向上做匀速直线运动B ．在竖直方向上做自由落体运动C ．在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星．同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因．三、计算题(本题共3小题，共44分)13．(12分)(2019·吉林省“五地六校”合作体联考)一艘宇宙飞船绕着某行星做匀速圆周运动，已知运动的轨道半径为r ，周期为T ，引力常量为G ，行星半径为R .求：(1)行星的质量M ；(2)行星表面的重力加速度g ；(3)行星的第一宇宙速度v .14.(16分)(2020·湖北宜昌市调研)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程．某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图10，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h 高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球．设“玉兔”质量为m ，月球半径为R ，月球表面的重力加速度为g 月．以月球表面为零势能面，“玉兔”在h 高度的引力势能可表示为E p ＝mg 月Rh R ＋h.若忽略月球的自转，求：图10(1)“玉兔”在h 高度的轨道上的动能；(2)从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功．15．(16分)(2019·山西运城市期末)某高速公路的一个出口段如图11所示，情景简化：轿车从出口A进入匝道，先匀减速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变)，再匀速率通过水平圆弧路段至C点，最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下．已知轿车在A点的速度v0＝72 km/h，AB长L1＝150 m；BC为四分之一水平圆弧段，限速(允许通过的最大速度)v ＝36 km/h，轮胎与BC段路面间的动摩擦因数μ＝0.5，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，CD段长L2＝50 m，重力加速度g取10 m/s2.图11(1)若轿车到达B点速度刚好为v＝36 km/h，求轿车在AB下坡段加速度的大小；(2)为保证行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段BC半径R的最小值；(3)轿车从A点到D点全程的最短时间．答案精析1．B [在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式r 3T 2＝k ，这个关系式是开普勒第三定律，是通过研究行星的运动数据推理出的，不能在实验室中得到证明，故A 错误；在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式F ＝m v 2r，这个关系式是向心力公式，实际上是牛顿第二定律，是可以在实验室中得到验证的，故B 正确；在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式v ＝2πr T，这个关系式不是匀速圆周运动的线速度定义式，匀速圆周运动的线速度定义式为v ＝Δs Δt，故C 错误；通过A 、B 、C 的分析可知D 错误．] 2．C [第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大速度，则该卫星的线速度小于第一宇宙速度，选项A 错误；根据T ＝2πr 3GM可知，该卫星的周期小于地球同步卫星的周期，即小于地球自转的周期，由ω＝2πT可知，角速度大于地球自转的角速度，选项B 错误，C 正确；根据g ＝GM r2可知，该卫星的向心加速度小于地面的重力加速度，选项D 错误．] 3．D [物体在F 1的作用下由静止开始从坐标系的原点沿x 轴正方向做匀加速运动，加速度a 1＝F 1m ＝4 m /s 2，作用2 s 时速度为v 1＝a 1t 1＝8 m/s ，对应位移x 1＝12a 1t 12＝8 m ，到2 s 末撤去F 1再受到沿y 轴正方向的力F 2的作用，物体在y 轴正方向做匀加速运动，y 轴正方向的加速度a 2＝F 2m ＝5 m/s 2，对应的位移y ＝12a 2t 22＝10 m ，物体在x 轴正方向做匀速运动，x 2＝v 1t 2＝16 m ，物体做曲线运动，再根据曲线运动的加速度方向大致指向轨迹的凹侧可知，D 正确，A 、B 、C 错误．]4．B [估算天体密度的一般思路是给定以天体第一宇宙速度运行的卫星的周期T ，根据G Mm R2＝m 4π2R T 2，天体密度ρ＝M 43πR 3＝3πGT 2，即已知引力常量G 和以第一宇宙速度运行的卫星的周期T 即可获取天体的平均密度．对A 选项，小球自由落体的高度和时间给定可求出火星表面的重力加速度，由于未知火星的半径，故无法得到火星表面的卫星的周期，A 错，B 对；对C选项，必须告知火星的卫星的运行条件，即必须以待求取密度的星体为中心天体，而该选项是给定火星绕太阳的运行数据，故C 错；对任意一个火星的卫星运行周期T 0及圆周运动轨道高度H ，根据开普勒第三定律可知T 02(R ＋H )3＝T 2R 3，由于火星的半径R 未知，D 错．] 5．D [由G Mm r 2＝mr (2πT)2可知，小行星做圆周运动半径不同，则周期不同，A 项错误；小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的半径小于木星绕太阳公转的半径，因此小行星带中各行星绕太阳做圆周运动周期小于木星公转周期，C 项错误；由G Mm r 2＝ma 可知，小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的加速度小于火星做圆周运动的加速度，B 项错误；F ＝m v 2r，某两颗行星线速度大小v 不同，但m v 2r有可能相同，D 项正确．] 6．A [第一宇宙速度为卫星绕地球在近地轨道上运动的速度，由G Mm R 2＝mg ＝m v 2R，得v ＝gR ＝ GM R ＝7.9 km/s ；同理可得，月球的第一宇宙速度为v 1＝GM 1R 1，则v 1v ＝ M 1R MR 1＝29，解得v 1≈1.8 km /s ，故选A.]7．BC [在平抛运动阶段，水平方向做匀速直线运动，v x ＝v 0保持不变，水平位移x ＝v x t 随时间均匀增加；竖直方向做自由落体运动，v y ＝gt ，即v y 随时间均匀增大，竖直位移y ＝12gt 2；当小球运动到斜面顶端a 点时速度方向恰好沿斜面向下，则小球在斜面上做匀加速直线运动，将加速度沿水平方向和竖直方向分解，可知在水平方向上以初速度v 0做匀加速直线运动，此时v x ＝v 0＋a x t ，随时间均匀增大，水平位移x ＝v 0t ＋12a x t 2；在竖直方向上继续做匀加速直线运动，v y 仍随时间均匀增大，由于加速度小于原来的加速度，故增加的幅度变小，由此分析可知A 、D 错误，B 、C 正确．]8．BD [小球在最高点，F ＋mg ＝m v 2l ，解得F ＝m v 2l－mg ，所以A 错误．当F ＝0时，mg ＝m v 2l ，解得g ＝v 2l ＝b l ，所以B 正确．根据F ＝m v 2l －mg 知，图线的斜率k ＝m l，绳长不变，用质量较小的球做实验，斜率更小，所以C 错误．当F ＝0时，b ＝gl ，可知b 点的位置与小球的质量无关，所以D 正确．]9．BC [由于斜面上AB ∶BC ∶CD ＝5∶3∶1，故三个小球竖直方向运动的位移之比为9∶4∶1，则运动时间之比为3∶2∶1，A 项错误；斜面上平抛的小球落在斜面上时，速度与初速度之间的夹角α满足tan α＝2tan θ，与小球抛出时的初速度大小和位置无关，B 项正确；同时tan α＝gt v 0，所以三个小球的初速度大小之比等于运动时间之比，为3∶2∶1，C 项正确；三个小球的运动轨迹(抛物线)在D 点相交，不会在空中相交，D 项错误．]10．CD [从高轨道a 到低轨道b 需要在P 点进行减速，所以，在a 轨道上P 点的动能大于在b 轨道上P 点的动能，A 错误，D 正确；根据牛顿第二定律有：G Mm r 2＝ma ，在a 、b 轨道上P 点到月球中心的距离r 相同，所以加速度一样，B 错误；根据开普勒第三定律：T 2a T 2b＝r 3a r 3b ，所以在a 轨道运动的周期大于在b 轨道运动的周期，C 正确．]11．(1)2h g (2)s g 2h (3) gs 22h ＋2gh (4)mgs 22hL解析 (1)物块飞出后做平抛运动，根据h ＝12gt 2得，物块在空中运动的时间t ＝2h g . (2)物块做圆周运动的速度大小v 0＝s t ＝s g 2h； (3)落地时的竖直分速度大小v y ＝2gh ，根据平行四边形定则知，物块落地时的速度大小v ＝v 02＋v y 2＝ s 2g 2h＋2gh (4)绳子的拉力等于物块做圆周运动的向心力，则拉力大小F ＝F n ＝m v 20L ＝mgs 22hL. 12．(1)BD (2)a.球心 需要 b ．大于 x g y 2－y 1(3)AB (4)B (5)物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星．解析 (1)因为本实验是研究平抛运动，只需要每次实验都能保证钢球做相同的平抛运动，即每次实验都要保证钢球从同一高度无初速度释放并水平抛出，没必要要求斜槽轨道光滑，因此A 错误，B 、D 正确；挡板高度可以不等间距变化，故C 错误．(2)a.因为钢球做平抛运动的轨迹是其球心的轨迹，故将钢球静置于Q 点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)；在确定y 轴时需要y 轴与重垂线平行．b.由于平抛的竖直分运动是自由落体，故自开始下落起，相邻相等时间内竖直方向上位移之比为1∶3∶5…，故两相邻相等时间内竖直方向上的位移之比越来越大，因此y 1y 2＞13；由y 2－y 1＝gT 2，x ＝v 0T ，联立解得v 0＝x g y 2－y 1.(3)将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，由于铅笔受摩擦力作用，且不一定能始终保证铅笔水平，铅笔将不能始终保持垂直白纸板运动，铅笔将发生倾斜，故不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C 不可行，A 、B 可行．(4)从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，可认为做平抛运动，因此不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样，这实际上揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动，故选项B 正确．(5)物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力——重力，做平抛运动，例如(4)中从同一炮台水平发射的炮弹做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不能再看作恒力，当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星．13．(1)4π2r 3GT 2 (2)4π2r 3T 2R 2 (3)2πr T r R解析 (1)设宇宙飞船的质量为m ，根据万有引力定律有G Mm r 2＝m (2πT)2r 解得：行星质量M ＝4π2r 3GT 2 (2)在行星表面有G Mm R2＝mg 解得：g ＝G M R 2＝4π2r 3T 2R 2 (3)在行星表面有G Mm R 2＝m v 2R解得：v ＝2πr T r R14．(1)mg 月R 22(R ＋h ) (2)mg 月R (R ＋2h )2(R ＋h )解析 (1)设月球质量为M ，“玉兔”在h 高度的轨道上的速度大小为v ，由牛顿第二定律有G Mm (R ＋h )2＝m v 2R ＋h设“玉兔”在h 高度的轨道上的动能为E k ，有E k ＝12m v 2， 设月球表面有一质量为m ′的物体，有G Mm ′R 2＝m ′g 月 联立解得E k ＝mg 月R 22(R ＋h )； (2)由题意知“玉兔”在h 高度的引力势能为E p ＝mg 月Rh R ＋h， 故从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功W ＝E k ＋E p ＝mg 月R (R ＋2h )2(R ＋h ). 15．(1)1 m/s 2 (2)20 m (3)23.14 s解析 (1)v 0＝72 km/h ＝20 m/s ，AB 长L 1＝150 m ，v ＝36 km /h ＝10 m/s ，轿车在AB 段做匀减速直线运动，有v 2－v 02＝－2aL 1代入数据解得a ＝1 m/s 2(2)轿车在BC 段做圆周运动，静摩擦力提供向心力，F f ＝m v 2R为了确保安全，则须满足F f ≤μmg联立解得：R ≥20 m ，即R min ＝20 m(3)设通过AB 段所用时间为t 1，通过BC 段所用最短时间为t 2，通过CD 段所用时间为t 3，全程所用最短时间为t .L 1＝v ＋v 02t 112πR min＝v t 2 L 2＝v 2t 3 t ＝t 1＋t 2＋t 3解得：t ＝23.14 s。